CN104426475B - 一种光伏组件及光伏电站系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件及光伏电站系统，光伏组件包括一个控制器，控制器包括控制输出单元，用于控制光伏组件的输出电流与其所在光伏电站系统的电流相同，避免了在光伏组件遇到遮挡情况时，将作为负载消耗其它未被遮挡的光伏组件产生的能量，使被遮挡的光伏组件产生热斑效应。同时，在夜晚控制器将电池串与边框连通，由于边框接地，因此电池串与边框组成为接地回路，实现光伏组件的电池串和边框之间的电位平衡，释放电池串积累的离子，避免了光伏组件出现PID效应，提高了光伏组件的性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体地说，涉及一种光伏组件及光伏电站系统。
背景技术
随着石化燃料日益紧张，太阳能作为绿色环保能源，不会引起环境污染，而且是可再生资源，成为一种有广阔发展前途的新型能源，为人类未来发展提供了能源保障。现今光伏市场以晶硅光伏组件为主，光伏组件具有原材料丰富、转换效率高、可靠性高、结构简单、寿命长等优点。
如图1所示，常规光伏电站系统，采用多个光伏组件1串联连接，并通过中央控制柜2控制多个光伏组件的1输出，以达到减小适配损失的目的。但是现有的光伏组件在被遮挡时会出现热斑效应，对光伏组件造成了损坏，降低了光伏组件的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光伏组件及光伏电站系统，提高了系统效率，同时避免了热斑效应，提高了光伏组件的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光伏组件，包括：控制器，所述控制器包括：触发单元和控制输出单元；
所述触发单元根据所述光伏组件的电池串输出信号控制所述电池串与所述控制输出单元连接或控制所述电池串与所述光伏组件的边框连接；
所述控制输出单元用于控制所述光伏组件的输出电流在预设范围内。
优选的，所述控制输出单元包括：第一电感、第二电感和监测控制器；
所述第一电感的一端作为所述控制输出单元的正极连接端，所述第一电感的另一端作为所述控制输出单元的负极连接端，所述第一电感与所述第二电感并联，所述第二电感的两端与所述光伏组件所在的光伏电站系统其它支路串联；
所述监测控制器用于调节所述第二电感大小，以控制所述第二电感相对所述第一电感的比例，使所述光伏组件的输出电流在预设范围内。
优选的，所述第二电感为可调电感。
优选的，所述电池串输出信号为电压。
优选的，所述触发单元为电压传感器。
一种光伏电站系统，所述光伏电站系统的光伏组件为上述的光伏组件。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的光伏组件及光伏电站系统，其中，光伏组件包括一个控制器，该控制器包括触发单元，在光伏组件运行时，触发单元根据该光伏组件的电池串的正极和负极之间输出的电信号的大小判断所述电池串的正极和负极的连接；
如果触发单元的判断结果满足连接控制输出单元的条件，则连接控制输出单元，控制光伏组件输出电流在预设范围内。所以，当该光伏组件遇到遮挡时，控制输出单元控制该光伏组件的输出电流与同一光伏电站系统的其它支路未被遮挡的光伏组件的输出电流相同，避免了在光伏组件遇到遮挡情况时，将作为负载消耗其它未被遮挡的光伏组件产生的能量，使被遮挡的光伏组件产生热斑效应，进而损坏光伏组件的情况，提高了光伏组件的使用寿命，同时避免了光伏电站系统提供失配损失，提高了光伏电站系统在一些光伏组件被遮挡的情况下的输出功率。
如果触发单元的判断结果满足连接边框的要求，尤其是在夜晚，则将电池串与边框连通，由于边框接地，因此电池串与边框组成为接地回路，实现光伏组件的电池串和边框之间的电位平衡，释放电池串积累的离子，避免了光伏组件出现PID（Potential InducedDegradation，电位诱发衰减）效应，提高了光伏组件的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的光伏电站系统示意图；
图2a为本实施例提供的控制器结构示意图；
图2b为图2a所提供的控制器的电路结构示意图；
图3为本实施例提供的抗PID效应原理示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有的光伏组件经常出现热斑效应，对光伏组件造成了损坏，降低了光伏组件的使用寿命。发明人研究发现，造成这种缺陷的原因主要有在现有的光伏组件遇到遮挡情况，被遮挡的光伏组件消耗同一光伏电站系统中其它光伏组件产生的能量，被遮挡的光伏组件发热，出现热斑效应。
具体的，在光伏电站系统中，包括多个光伏组件，光伏组件之间一般串联连接。当其中一个光伏组件被遮挡，该光伏组件产生的电流减小，与其它串联的光伏组件产生的电流不匹配，此时，被遮挡的光伏组件将被作为负载消耗其它未被遮挡的光伏组件产生的能量，不仅损耗整个光伏电站系统产生的能量，同时被遮挡的光伏组件出现热斑效应，对该光伏组件造成一定程度的损坏，降低了该光伏组件的使用寿命。
基于此，本发明提供了一种光伏组件，以克服现有技术存在的上述问题，包括：控制器，所述控制器包括：触发单元和控制输出单元；
所述触发单元根据所述光伏组件的电池串输出信号控制所述电池串与所述控制输出单元连接或控制所述电池串与所述光伏组件的边框连接；
所述控制输出单元用于控制所述光伏组件的输出电流在预设范围内。
本发明还提供了一种光伏电站系统，所述光伏电站系统的光伏组件为上述光伏组件。
本发明所提供的光伏组件及光伏电站系统，其中，光伏组件包括一个控制器，该控制器包括触发单元，在光伏组件运行时，触发单元根据该光伏组件的电池串的正极和负极之间输出的电信号的大小判断所述电池串的正极和负极的连接；
如果触发单元的判断结果满足连接控制输出单元的条件，则连接控制输出单元，控制光伏组件输出电流在预设范围内。所以，当该光伏组件遇到遮挡时，控制输出单元控制该光伏组件的输出电流与同一光伏电站系统的其它支路未被遮挡的光伏组件的输出电流相同，避免了在光伏组件遇到遮挡情况时，将作为负载消耗其它未被遮挡的光伏组件产生的能量，使被遮挡的光伏组件产生热斑效应，进而损坏光伏组件的情况，提高了光伏组件的使用寿命，同时避免了光伏电站系统提供失配损失，提高了光伏电站系统在一些光伏组件被遮挡的情况下的输出功率。
如果触发单元的判断结果满足连接边框的要求，尤其是在夜晚，则将电池串与边框连通，由于边框接地，因此电池串与边框组成为接地回路，实现光伏组件的电池串和边框之间的电位平衡，释放电池串积累的离子，避免了光伏组件出现PID（Potential InducedDegradation，电位诱发衰减）效应，提高了光伏组件的性能。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本实施例提供了一种光伏组件，包括控制器。如图2a所示，为本实施例提供的控制器的结构示意图，所述控制器12包括：触发单元21、控制输出单元22和接地单元23。
触发单元21与光伏组件的电池串11的正极和负极相连，根据所述电池串11输出的电信号控制所述电池串11的与所述控制输出单元22连接或与接地单元23连接。其中，所述控制输出单元用于控制所述光伏组件的输出电流在预设范围内；所述触发单元21连接接地单元23即触发单元21控制电池串11的正极和负极与所述光伏组件的边框连接，由于光伏组件的边框接地，因此组成接地回路。
参考图2b所示，为图2a提供的控制器的具体电路结构图，本实施例优选的所述电池串11输出信号为电压，所述触发单元21为电压传感器，电压传感器包括与电池串11的正极和负极相连的两个端口，以及分别与控制输出单元22和接地单元23连通的第一端口211和第二端口212。电压传感器与电池串11的正极和负极相连，判断电池串11的正极和负极的电信号的大小（所述电信号可以为电压，也可以为电流，本实施例优选为电压），根据电信号的大小选择连接第一端口211，还是连接第二端口212。一般光照时间，触发单元均控制电池串的正极和负极与控制输出单元相连，控制输出单元控制电池串的输出电流在预设范围内；当晚上无光照时，光伏组件处于不工作状态时，触发单元将控制电池串的正极和负极与边框连接，组成接地回路。
参考图2b所示，所述控制输出单元包括：第一电感221、第二电感222和监测控制器223，所述第一电感221的一端作为所述控制输出单元的正极连接端，所述第一电感221的另一端作为所述控制输出单元的负极连接端（当触发单元控制电池串的正极和负极连接所述控制输出单元时，即控制电池串的正极和负极分别连接所述正极连接端和负极连接端），所述第一电感221和所述第二电感222并联，所述第二电感222的两端与所述光伏组件所在的光伏电站系统其它支路串联。监测控制器223用于调节所述第二电感大小，以控制所述第二电感相对所述第一电感的比例（即调整第二电感的电阻相对第一电感的电阻的比例关系），使所述光伏组件的输出电流在预设范围内，本实施例中监测控制器可以采用两个MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管）的高频开关性元件，通过两个MOSFET的间歇性开关，达到调节两个电感比例的目的，从而使光伏组件的输出电流大小与其所处光伏电站系统的电流大小保持一致。本实施例优选的第二电感为可调电感。
在光伏电站系统中包括多个光伏组件，每个光伏组件均包括本实施例提供的控制器，在光伏组件光照时，控制器的触发单元将电池串的正极和负极与控制输出单元相连，可调节两个电感的相对比例，最终使光伏电站系统的多个光伏组件的输出电流大小保持一致；当其中某个光伏组件被遮挡时，控制输出单元继续调节两个电感的相对比例，控制被遮挡的光伏组件输出的电流大小与串联的其它光伏组件输出的电流大小保持一致，即控制输出单元随时侦测光伏组件的运行，随时调整两个电感的相对比例，控制光伏组件输出的电流大小保持与其它串联的光伏组件输出的电流大小一致，避免了被遮挡的光伏组件出现热斑效应。
为了避免光伏组件出现PID效应，触发单元21将控制电池串的正极和负极连接光伏组件的边框，使光伏组件的电池串和光伏组件的边框组成接地回路（尤其是在夜晚），实现光伏组件的电池串和边框之间的电位平衡，释放电池串积累的离子，避免了光伏组件出现PID效应。
如图3所示，为抗PID效应原理示意图，触发单元将电池串31正极和负极连通光伏组件的边框32后连接接地端（现今的光伏组件的边框32均为金属边框，且电池串与边框之间绝缘），因此光伏组件的电池串31和边框32组成闭合回路，而后连接接地端。在光伏组件工作过程中，光伏组件的组件层压件与接地边框间存在很大的系统高压，系统高压以及其所造成的集中在电池串表面的电荷迁移是造成光伏组件出现PID效应的主要原因，本实施例提供的控制器，在夜晚时，将光伏组件的电池串和边框组成闭合回路后接地，平衡系统高压所导致的集中在电池串表面的电荷，实现光伏组件的电池串和边框之间的电位平衡，避免了光伏组件出现PID效应。
本实施例还提供一种光伏电站系统，所述光伏电站系统的光伏组件为实施例一所述的光伏组件。其中，在光照情况下，光伏组件的控制器，将每个光伏组件产生的电流相对隔离，通过控制器的调节后流入串联系统。
本发明所提供的光伏组件及光伏电站系统，其中，光伏组件包括一个控制器，该控制器包括触发单元，在光伏组件运行时，触发单元根据该光伏组件的电池串的正极和负极之间输出的电信号的大小判断所述电池串的正极和负极的连接；
如果触发单元的判断结果满足连接控制输出单元的条件，则连接控制输出单元，控制光伏组件输出电流在预设范围内。所以，当该光伏组件遇到遮挡时，控制输出单元控制该光伏组件的输出电流与同一光伏电站系统的其它支路未被遮挡的光伏组件的输出电流相同，避免了在光伏组件遇到遮挡情况时，将作为负载消耗其它未被遮挡的光伏组件产生的能量，使被遮挡的光伏组件产生热斑效应，进而损坏光伏组件的情况，提高了光伏组件的使用寿命，同时避免了光伏电站系统提供失配损失，提高了光伏电站系统在一些光伏组件被遮挡的情况下的输出功率。
如果触发单元的判断结果满足连接边框的要求，尤其是在夜晚，则将电池串与边框连通，由于边框接地，因此电池串与边框组成为接地回路，实现光伏组件的电池串和边框之间的电位平衡，释放电池串积累的离子，避免了光伏组件出现PID（Potential InducedDegradation，电位诱发衰减）效应，提高了光伏组件的性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种光伏组件，其特征在于，包括：控制器，所述控制器包括：触发单元和控制输出单元；
所述触发单元根据所述光伏组件的电池串输出信号控制所述电池串与所述控制输出单元连接或控制所述电池串与所述光伏组件的边框连接；
所述控制输出单元用于控制所述光伏组件的输出电流在预设范围内；其中，所述控制输出单元包括：第一电感、第二电感和监测控制器；
所述第一电感的一端作为所述控制输出单元的正极连接端，所述第一电感的另一端作为所述控制输出单元的负极连接端，所述第一电感与所述第二电感并联，所述第二电感的两端与所述光伏组件所在的光伏电站系统其它支路串联；
所述监测控制器用于调节所述第二电感大小，以控制所述第二电感相对所述第一电感的比例，使所述光伏组件的输出电流在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述第二电感为可调电感。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述电池串输出信号为电压。
4.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述触发单元为电压传感器。
5.一种光伏电站系统，其特征在于，所述光伏电站系统的光伏组件为权利要求1-4任意一项所述的光伏组件。
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